单产品间歇过程最优化设计.pdf

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1、。,化学工程下几月万。第卷第期月召〔,年月日亡万召对,万口单产品间歇过程最优化设计王静康王永莉天津大学化工系摘要首先对附属设备和主体设备构成网络的间歇过程最优化设计间题进行了初步的研究,根据,,间歇操作的特点提出了过程设计的一般数学模型并用于本室开发的对二抓苯间歇结晶过程最优化设计,采取可变容差法与枚举法相结合,建立了相应的最优化设计的软件,为实际生产过程设计提供了依据此外,本文针,对间歇过程设计间题的最优化算法做了进一步的研究提出了一种。,。比较有效的算法其优点是单维搜索运算速度快适用于较大维数的最优化设计问题的计算,在此基础上有可能进一步开发出通用的软件主题词间歇

2、过程数学模型优化设计结晶前言处理过程的复杂性,和其潜在大的自由度研、,随着精细化工生物化工等工业的迅速究结果只能适用某种特定的情况而且随着,、,发展间歇过程再次受到了世界科学界的重世界性原材料能源危机的日益迫近对间。,视间歇操作的本身是一个动态过程一般歇过程最优化设计的研究还需要考虑附属设·,包括多个间。,歇操作的单元各单元操作的最备及能量综合利用问题总之对批处理过,。佳周期常常又不相同因此增加了间歇过程程的研究有着广阔的前景本文首先初步研生产的复杂性为,了保证充分利月设备减究了由附属设备与主体设备构成网络的间歇,,,,少投资降低成本必须研究间歇过程最佳过程的最优化设

3、计问题然后对最优化软,。操作时间表的安排问题必须研究批处理过件方面做了进一步的探讨程设计的最佳化问题。近十余年,虽然人们对这方面的研究做涉及附属设备的间歇过程最优化设计,,〕,了大量的工作如及单产品间歇过程最优化设计问题〔,,〔,,,〔‘〕,琳高松武一郎间歇过程中各设备尺寸不仅取决于生产、,,等分别对单产品多产品间歇过程能力而且更取决于整个过程的操作时间表,。的最优化设计问题最优化设计中目标函数如图所示由于第一个间歇级的操作周期,,的确定问题中间贮槽的设置问题及最优化较大势必使第二个间歇级有时处于闲置状。,,。方法的软件问题进行了研究但是由于批态造成较低的设备利用率为

4、了改善这种一一,操作时间表可采用增设平行设备单元和中。选择的目标函数最小,,。,间贮槽的方法如图所示此外还可最优化设计问题的数学模型,以考虑使用操作任务合并的措施如图所,图为一般单产品间歇生产过程假设。,示此过程要处理种原料和中间产品流程中,至此可以将本文所研究的单产品间歇有个间,,歇操作级个中间贮槽个主过程最优化设计问题概括描述为当生产能,要附属设备该问题的数学模型可表示为,力和总生产时间给定后用最优化方法确定七。出各设备的最佳配置及其最佳尺寸,以使所·,·,·‘,·。,‘、犷“讯‘一习艺习·止,问歇操作敬操作问歇操科工目,卸料阵』色一产叫图两个操作单元的间歇过程问

5、歇操作·止止问歇操作间歇操作比丰一州阵冬佃叫匕斗一一书州中一自护图设置平行设备单元的间歇过程一一·止间歇操作,间歇操作中问储栖歇操作侧扁侧问歇操作占一侧占车‘备击生产生产图设笠中间贮柑的间歇过程图‘任务合并土吓一,,图‘单产品间歇生产过程约束②间歇级的操作周期①间歇设备尺寸界称‘,构‘’’,,,一凡》从八夕‘,‘夕一,‘,其中为第种间歇操作的最佳周期,尽‘,,‘,其中为第种间歇操作产品的批量由设计前给定,分别为第间歇级的进‘,、,。邵为第‘种间歇操作的设备尺寸因子指单料出料所需时间与批量有关为间歇级,,渗为第‘位产品所需的设备尺寸种中间夕的平行设备单元数目产品的密度,

6、。如果两种间歇操作同在第夕间歇设备中如果两种操作任务合并即两种间歇操作进行,则在同一种间歇设备内进行,则界。十二队氏·‘,‘·‘‘。,凡及犷氏氏,脚邵〕一,落任一一一,一,夕‘夕数残为第‘种间歇操作重复次数。例如,如果给定整个过程的生产能力及总,生产时间,则间歇级夕的操作周期与批,,。量的关系为④附属设备的尺寸和最优配置数目·,乃坑成附属设备不直接参乡生产它的尺寸是,,一,‘一云任通过主要设备与生产批量发生关系可表示其中亿砌西为常数为函数形式③中间贮槽及,一的体积讯,本文采用高松武一郎提出的最优中间附属设备在间歇操作过程中或是连续,,,贮槽的计算方法其表达式为操作或是

7、半连续操作它的最佳配置数目,,·犷毛认团亿〕应等于当间歇级中各平行设备单元可以交叉,,一,场尽使用同一附属设备时能够维持正常操作的,式中。一,一,最小数目〔口〕‘,认,,一当一时一·二,,如果‘护。界“‘一为处于第与第间歇级间的中“‘兀,,,、。·,,间贮槽体积耐分别为加入排出贮槽如果‘,。‘‘乃,乙一物料的泵的能力式中另外一些符号说姗明如下其中,‘附属设备的半连续操作时间,当。,,脚时小于等于的最大整数。可通过以下方法确定,,一·首先给定。然后搜索以下不等式,为组和的最大公约、夕、‘了外‘镇‘‘界簇乃十‘簇‘‘外耘十从一,,‘‘一,,乃蕊界提脚乃,